JPWO2019111492A1 - 画像表示装置 - Google Patents

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Abstract

本技術の一形態に係る画像表示装置は、光源部と、第1のセンサ部と、第2のセンサ部と、光源制御部とを具備する。前記光源部は、出射光を出射する。前記第1のセンサ部は、第1の領域に配置され、前記出射光の状態を検出可能である。前記第2のセンサ部は、前記第1の領域よりも塵埃の影響が小さい第2の領域に配置され、前記出射光の状態を検出可能である。前記光源制御部は、前記第1のセンサ部による第1の検出結果、及び前記第2のセンサ部による第2の検出結果に基づいて、前記光源部を制御可能である。

Description

本技術は、プロジェクタ等の画像表示装置に関する。
従来からプロジェクタ等の画像表示装置が広く用いられている。例えば光源からの光が液晶素子等の光変調素子により変調され、その変調光がスクリーン等に投影されることで画像が表示される。光源としては、水銀ランプ、キセノンランプ、LED(Light Emitting Diode)やLD(Laser Diode)等が用いられる。このうちLEDやLD等の固体光源は寿命が長く従来のようなランプ交換が不要であり、また電源を入れて即時に点灯するといった利点を有する。
特許文献1には、RGBの各色光を変調する3つの液晶表示ユニットと、RGBの各色の変調光(画像光)を合成する光合成部とを有する画像表示装置が記載されている。この画像表示装置では、液晶表示ユニットから出射される変調光の所定の次数の回折光の光路上にセンサが配置される。センサにより回折光をセンサリングすることで、簡単な構造で高精度にホワイトバランスや輝度等のキャリブレーションを実行することが可能となる(特許文献1の明細書段落[0031][0033][0082][0083]図2等)。
特開2015−79208号公報
プロジェクタ等の画像表示装置では、光源の経年劣化等により輝度が低下してしまうことがある。このような問題を防止するために光源を高精度に制御することを可能とする技術が求められている。
以上のような事情に鑑み、本技術の目的は、光源を高精度に制御することが可能な画像表示装置を提供することにある。
上記目的を達成するため、本技術の一形態に係る画像表示装置は、光源部と、第1のセンサ部と、第2のセンサ部と、光源制御部とを具備する。
前記光源部は、出射光を出射する。
前記第1のセンサ部は、第1の領域に配置され、前記出射光の状態を検出可能である。
前記第2のセンサ部は、前記第1の領域よりも塵埃の影響が小さい第2の領域に配置され、前記出射光の状態を検出可能である。
前記光源制御部は、前記第1のセンサ部による第1の検出結果、及び前記第2のセンサ部による第2の検出結果に基づいて、前記光源部を制御可能である。
この画像表示装置では、第1の領域に第1のセンサ部が配置され、第1の領域よりも塵埃の影響が小さい第2の領域に第2のセンサ部が配置される。第1及び第2のセンサ部の各々の検出結果を利用することで、光源部を高精度に制御することが可能となる。
前記第2の領域は、前記第1の領域よりも塵埃量が少ない領域であってもよい。
前記画像表示装置は、さらに、外部の空気を吸入する吸気口を有する筐体部を具備してもよい。この場合、前記第1の領域は、前記吸気口から吸入される前記外部の空気の流路、又は前記外部の空気の流路の近傍に設けられてもよい。また前記第2の領域は、前記外部の空気の流路から離れた位置に設けられてもよい。
前記第2の領域は、密閉された空間、又は前記外部の空気の進入が規制された空間に設けられてもよい。
前記光源制御部は、前記光源部から出射される前記出射光の強度が一定に維持されるように、前記光源部を制御してもよい。
前記光源部は、電流が供給されることにより駆動する1以上の光源を有してもよい。この場合、前記光源制御部は、前記第1の検出結果、及び前記第2の検出結果に基づいて、前記1以上の光源に供給される電流を制御してもよい。
前記画像表示装置は、さらに、前記第1のセンサ部に関する第1の参照情報、及び前記第2のセンサ部に関する第2の参照情報を記憶する記憶部を具備してもよい。この場合、前記光源制御部は、前記第1の検出結果、前記第2の検出結果、前記記憶された第1の参照情報、及び前記記憶された第2の参照情報に基づいて、前記光源部を制御してもよい。
前記光源制御部は、前記第1の参照情報と前記第2の参照情報との相関、及び前記第1の検出結果と前記第2の検出結果との相関に基づいて、前記光源部を制御してもよい。
前記第1の参照情報は、基準となる状態の前記出射光が出射される場合に前記第1のセンサ部により検出される検出結果であってもよい。この場合、前記第2の参照情報は、前記基準となる状態の前記出射光が出射される場合に前記第2のセンサ部により検出される検出結果であってもよい。
前記光源制御部は、前記第1の検出結果、前記第2の検出結果、前記記憶された第1の参照情報、及び前記記憶された第2の参照情報に基づいて、前記第1の検出結果を補正してもよい。
前記光源制御部は、前記補正された前記第1の検出結果に基づいて、前記1以上の光源に供給される電流を制御してもよい。
前記光源制御部は、前記第2の検出結果に基づいて、前記1以上の光源に供給される電流を制御してもよい。
前記光源部は、1以上の光源と、前記1以上の光源から出射される光により励起され可視光を発する発光体とを有し、前記1以上の光源からの光と前記発光体からの可視光とを含む光を、前記出射光として出射してもよい。
前記光源部は、窓部を有し内部に密閉された空間を形成する密閉部を有してもよい。この場合、前記発光体は、前記密閉された空間に配置されてもよい。また前記第2のセンサ部は、前記密閉部の前記窓部に対向して配置されてもよい。
前記画像表示装置は、さらに、画像生成部と、投射部とを具備してもよい。
前記画像生成部は、前記光源部から出射された前記出射光に基づいて画像を生成する。
前記投射部は、前記画像生成部により生成された画像を投射する。
以上のように、本技術によれば、光源を高精度に制御することが可能となる。なお、ここに記載された効果は必ずしも限定されるものではなく、本開示中に記載されたいずれかの効果であってもよい。
一実施形態に係る画像表示装置の構成例を示す概略図である。 画像生成部及び投射部の構成例を示す概略図である。 光源部の構成例を示す斜視図である。 光源部の内部の構成例を模式的に示す図である。 光源ユニットの構成例を示す斜視図である。 蛍光体ユニットによる白色光Wの生成を説明するための図である。 第2の検出結果に基づいた輝度一定制御の一例を示すフローチャートである。 第1及び第2の検出結果に基づいた輝度一定制御の一例を示すフローチャートである。 第1及び第2の検出結果に基づいた輝度一定制御の基本概念を説明するための模式的なグラフである。
以下、本技術に係る実施形態を、図面を参照しながら説明する。
[画像表示装置]
図1は、本技術の一実施形態に係る画像表示装置の構成例を示す概略図である。以下の説明では、画像表示装置500の左右方向、前後方向、及び高さ方向を、X方向、Y方向及びZ方向として説明を行う。もちろんこのような方向の設定に限定される訳ではない。
画像表示装置500は、例えばプレゼンテーション用、もしくはデジタルシネマ用のプロジェクタとして用いられる。その他の用途に用いられる任意の画像表示装置に、以下に説明する本技術は適用可能である。
画像表示装置500は、光源部100と、画像生成部200と、投射部400と、筐体部450と、センサ機構470とを有する。
光源部100は、画像生成部200に向けて出射光を出射する。画像生成部200は、光源部100から出射された出射光に基づいて画像を生成する。投射部400は、画像生成部200により生成された画像をスクリーン等に投射する。
筐体部450は、外枠部451と、吸気口452と、排気口453とを有する。外枠部451は、光源部100、画像生成部200、及び投射部400を囲むように構成される。外枠部451は略直方体形状を有し、前面部454、背面部455、側面部456、底面部457、及び上面部を有する。なお図1では、上面部の図示が省略されている。
吸気口452は、外枠部451の2つの側面部456a及び456bのうち一方の側面部456aに形成され、外部の空気を吸入する。排気口453は、2つの側面部456a及び456bのうち他方の側面部456bに形成され、吸気口452から吸入された空気を排出する。本実施形態では、吸気口452及び排気口453は、前面部454から背面部455に向かう前後方向(Y方向)に延在する長方形状に形成される。
吸気口452から外部の空気が冷却風として吸入され、画像表示装置500の内部に供給される。画像表示装置500の内部を冷却して暖かくなった空気は、排気口453から外部に排出される。外部の空気が効率よく画像表示装置500内を流れるように、吸気口452の近傍や排気口453の近傍にファン機構等が設けられてもよい。
センサ機構470は、第1のセンサ部471と、第2のセンサ部472とを有する。第1のセンサ部471は、画像生成部200内に配置される。第2のセンサ部472は、光源部100の近傍に配置される。第1及び第2のセンサ部471及び472は、光源部100から出射される出射光の状態を検出することが可能である。本実施形態では、出射光の状態として、出射光の強度(輝度)が検出される。
第1及び第2のセンサ部471及び472の具体的な構成は限定されず、任意の輝度センサが用いられてよい。もちろん、複数のセンサにより構成されたアレイセンサや、CMOSセンサやCCDセンサ等のイメージセンサが用いられてもよい。
なお光の状態を検出するとは、検出対象となる光の状態を検出可能な任意の方法を含む。例えば検出対象となる光に含まれる一部の光の状態を検出する方法や、検出対象となる光の漏れ光や回折光等の状態を検出する方法等も含まれる。
また画像表示装置500は、画像表示装置500の動作を包括的に制御するコントローラ(制御部)490を有する(図2参照)。コントローラ490は、例えばCPUやメモリ(RAM、ROM)等のコンピュータに必要なハードウェア構成を有する。CPUがメモリ等に記憶されている制御プログラム等をRAMにロードして実行することにより、種々の処理が実行される。
コントローラ490として、例えばFPGA(Field Programmable Gate Array)等のPLD(Programmable Logic Device)、その他ASIC(Application Specific IntegratedCircuit)等のデバイスが用いられてもよい。またコントローラ490が配置される箇所等も限定されず、適宜設計されてよい。
本実施形態では、コントローラ490のCPUが所定のプログラムを実行することにより、光源制御部491が実現される(図2参照)。光源制御部491を実現するために、IC(集積回路)等の専用のハードウェアが適宜用いられてもよい。また本実施形態では、コントローラ490のメモリ等により記憶部が実現される。もちろんコントローラ490とは別に、ROMやHDD等により記憶部が構成されてもよい。
図2は、画像生成部200及び投射部400の構成例を示す概略図である。図2に示すように、外枠部451の背面部455から前面部454にかけて光源部100、画像生成部200、及び投射部400が配置される。投射部400は、その出射面401が前面部454から外部側に突出するように配置される。
本実施形態では、光源部100により、出射光として、赤色光、緑色光、及び青色光を含む白色光Wが出射される。そして画像生成部200により、光源部100から出射された白色光Wに基づいて画像が生成される。
画像生成部200は、インテグレータ光学系210と、照明光学系220とを有する。インテグレータ光学系210は、インテグレータ素子211と、偏光変換素子212と、集光レンズ213とを有する。
インテグレータ素子211は、二次元に配列された複数のマイクロレンズを有する第1のフライアイレンズ211aと、その複数のマイクロレンズに一つずつ対応するように配列された複数のマイクロレンズを有する第2のフライアイレンズ211bとを有する。
インテグレータ素子211に入射した白色光Wは、第1のフライアイレンズ211aのマイクロレンズによって複数の光束に分割され、第2のフライアイレンズ211bに設けられた対応するマイクロレンズにそれぞれ結像される。第2のフライアイレンズ211bのマイクロレンズのそれぞれが二次光源として機能し、輝度がった複数の平行光を、後段の偏光変換素子212に出射する。
偏光変換素子212は、インテグレータ素子211を介して入射する入射光の偏光状態を揃える機能を有する。偏光変換素子212を通った光は、集光レンズ213を介して照明光学系220に出射される。
インテグレータ光学系210は、全体として、照明光学系220へ向かう白色光Wを均一な輝度分布に整え、偏光状態の揃った光に調整する機能を有する。インテグレータ光学系210の具体的な構成は限定されない。
照明光学系220は、ダイクロイックミラー230、240、250、260及び270、フィールドレンズ280R、280G及び280B、リレーレンズ290及び300、画像生成素子としての液晶ライトバルブ310R、310G及び310B、ダイクロイックプリズム320を含んでいる。
ダイクロイックミラー230〜270は、所定の波長域の色光を選択的に反射し、それ以外の波長域の光を透過させる性質を有する。ダイクロイックミラー230は、白色光Wに含まれる緑色光G1及び青色光B1を選択的に反射し、白色光Wに含まれる赤色光R1を透過させる。
ダイクロイックミラー240は、ダイクロイックミラー230により反射された緑色光G1を選択的に反射し、青色光B1を透過させる。これにより異なる色光は、それぞれ異なる光路に分離される。なおRGBの各色光を分離するための構成や、用いられるデバイス等は限定されない。
分離された赤色光R1は、ダイクロイックミラー250により反射され、フィールドレンズ280Rにより平行化された後、赤色光の変調用の液晶ライトバルブ310Rに入射する。緑色光G1は、フィールドレンズ280Gにより平行化された後、緑色光の変調用の液晶ライトバルブ310Gに入射する。
青色光B1はリレーレンズ290を通ってダイクロイックミラー260によって反射され、さらにリレーレンズ300を通ってダイクロイックミラー270によって反射される。ダイクロイックミラー270により反射された青色光B1は、フィールドレンズ280Bにより平行化された後、青色光の変調用の液晶ライトバルブ310Bに入射する。
液晶ライトバルブ310R、310G及び310Bは、画像情報を含んだ画像信号を供給する図示しない信号源(例えばPC等)と電気的に接続されている。液晶ライトバルブ310R、310G及び310Bは、供給される各色の画像信号に基づき、入射光を画素毎に変調し、それぞれ赤色画像、緑色画像及び青色画像を生成する。変調された各色の光(形成された画像)は、ダイクロイックプリズム320に入射して合成される。ダイクロイックプリズム320は、3つの方向から入射した各色の光を重ね合わせて合成し、投射部400に向けて出射する。
投射部400は、画像生成部200により生成された画像を投射する。投射部400は、複数のレンズ410等を有し、ダイクロイックプリズム320によって合成された光を図示しないスクリーン等に投射する。これによりフルカラーの画像が表示される。投射部400の具体的な構成は限定されない。
図3は、光源部100の構成例を示す斜視図である。図4は、光源部100の内部の構成例を模式的に示す図である。光源部100は、光源ユニット10と、光学系ユニット20と、蛍光体ユニット30と、これらを支持するベース部50とを有する。
白色光Wが出射される側を前方側とし、その反対側を後方側とする。光源ユニット10、光学系ユニット20、及び蛍光体ユニット30は、後方側から前方側にかけて、この順で並ぶようにベース部50に支持される。なお図4では、ベース部50の図示は省略されている。
ベース部50は、左右方向(X方向)に延在する細長い形状を有する。ベース部50には、光源ユニット10、光学系ユニット20、及び蛍光体ユニット30を支持するための支持機構が構成される。支持機構の具体的な構成は限定されず、任意に設計されてよい。
図5は、光源ユニット10の構成例を示す斜視図である。図4及び図5に示すように、光源ユニット10は、X方向に並ぶ2つの光源ブロック11と、その後方側に配置されたヒートシンク12とを有し、これらが1つのユニットとして構成されている。
各光源ブロック11は、電流が供給されることにより駆動する複数のレーザ光源(レーザダイオード)13を有する。複数のレーザ光源13は、前後方向を光軸方向として、前方側に向けてレーザ光が出射されるように配置される。
本実施形態では、複数のレーザ光源13として、例えば400nm−500nmの波長範囲内に発光強度のピーク波長を有する青色レーザ光B2を発振可能な青色レーザ光源が用いられる。本実施形態において、複数のレーザ光源13は、1以上の光源に相当する。
1以上の光源として、LED等の他の固体光源が用いられてもよい。また水銀ランプ、キセノンランプ等が用いられる場合でも、本技術は適用可能である。また出射される光の波長域も限定されず、任意に設定されてよい。
図4に示すように、光学系ユニット20は、密閉空間S1を形成する筐体部21と、密閉空間S1内に収容される集光光学系22とを有する。筐体部21の後方側の面の、光源ブロック11に対向する位置には、青色レーザ光B2が入射する2つの入射口23が形成される。筐体部21の前方側の面には、集光光学系22により集光された青色レーザ光B2が出射される出射口24が形成される。
2つの入射口23、及び出射口24は、ガラスやプラスチック等からなる任意の透明部材により密閉されている。なお入射口23、及び出射口24が開口しており、光源ユニット10及び蛍光体ユニット30と接続されることで、密閉空間S1が実現されてもよい。
集光光学系22は、2つの非球面ミラー25(図中では板状に図示されている)と、2つの平面ミラー26とを有する。非球面ミラー25は、前後方向に沿って入射口23に入射する青色レーザ光B2を折り返すように反射して集光する。平面ミラー26は、非球面ミラー25により反射された光を、出射口24に向けて反射する。集光光学系22の構成は限定されず、任意の構成が採用されてよい。
蛍光体ユニット30は、密閉空間S2を形成する筐体部31と、密閉空間S2内に収容されるホイール部33と、出射レンズ34とを有する。筐体部31の後方側の面には、光学系ユニット20の出射口24から出射された青色レーザ光B2が入射する入射口35が形成される。筐体部31の前方側の面には、白色光Wが出射される出射口36が形成される。出射口36は、出射レンズ34により密閉されている。
また筐体部31の前方側の面には、窓部37が形成されている。入射口35、及び窓部37は、ガラスやプラスチック等からなる透明部材により密閉されている。本実施形態において、筐体部31は、窓部を有し内部に密閉された空間を形成する密閉部として機能する。なお入射口35が開口しており、光学系ユニット20と接続されることで、密閉空間S2が実現されてもよい。この場合、筐体部31及び21により、密閉部が実現される。
ホイール部33は、蛍光体ホイール38と、モータ39とを有する。蛍光体ホイール38は、入射口35に入射する青色レーザ光B2が所定のポイントに集光する位置に配置される。モータ39は、フレキシブル基板等を介して供給される電力により駆動し、蛍光体ホイール38を回転させる。
図6は、蛍光体ユニット30による白色光Wの生成を説明するための図である。蛍光体ホイール38は、青色レーザ光B2を透過させる円盤形状の基板41と、その基板41上に設けられた蛍光体層42とを有する。基板41としては、例えば水晶やサファイア等の結晶性部材が用いられる。
蛍光体層42は、複数のレーザ光源13により出射される青色レーザ光B2によって励起されて可視光を発する蛍光物質を含んでいる。本実施形態では、蛍光体層42により、青色レーザ光B2の一部が、赤色波長域から緑色波長域までを含む波長域の光(すなわち黄色光)に変換される。また蛍光体層42は、青色レーザ光B2の一部をそのまま透過させる。従って蛍光体層42からは、青色の励起光と黄色の蛍光とを含む光が出射される。
蛍光体層42に含まれる蛍光物質としては、例えばYAG(イットリウム・アルミニウム・ガーネット)系蛍光体が用いられる。なお、蛍光物質の種類、励起光の波長域、及び励起により発生される可視光の波長域は限定されない。
本実施形態において、蛍光体層42は、複数のレーザ光源13から出射される青色レーザ光B2により励起されて可視光を発する発光体に相当する。発光体として、蛍光体とは異なる他の任意の物質が用いられてもよい。
モータ39は、基板41の中心に接続される。モータ39が駆動することで、蛍光体ホイール38が、回転軸Mを中心として回転する。
モータ39により基板41が回転されている状態で、光源ユニット10から青色レーザ光B2が出射される。青色レーザ光B2は、光学系ユニット20により集光され、入射口35を介して蛍光体層42に照射される。青色レーザ光B2は、基板41の回転に合わせて、相対的に円を描くように蛍光体層42に照射される。
これにより図6に示すように、蛍光体層42を透過した青色レーザ光B3と、蛍光体層42からの可視光である緑色光G3及び赤色光R3とを含む白色光Wが出射される。白色光Wは、出射レンズ34(出射口36)を介して、図3及び図4に示す光軸Lに沿って出射される。本実施形態において、白色光Wは、複数のレーザ光源13からの光と蛍光体層42からの可視光とを含む光に相当する。
なお各ユニットのベース部50への接続するための構成や方法、各ユニット同士を接続するための構成や方法は限定されず、嵌合、接着、ネジ/ビス留め等、任意の構成及び方法が採用されてよい。
[冷却構造(塵埃の影響)]
図1を参照して説明したように、本実施形態では、吸気口452から外部の空気が冷却風として吸入され、画像表示装置500の内部に供給される。吸入された外部の空気は画像生成部200及び光源部100を冷却し、排気口453から外部に排出される。
画像表示装置500の内部には、外部の空気の流路を適正に形成するための冷却構造が構成されている。例えば冷却構造は、ダクト等の空気を誘導するための任意の部材を用いることで実現される。また各機構の位置や、各機構に空気を通す開口や孔等を形成すること等により、任意の冷却構造を実現することが可能である。
本実施形態では、画像生成部200の内部を外部の空気が進行し、図2に示す画像生成部200内の各素子が効率よく冷却されるように、冷却構造が構成されている。すなわち画像生成部200の内部が外部の空気の流路となるように冷却構造が、適宜設計されている。もちろん画像生成部200内の各素子において、内部への塵埃の進入を防ぐ等の構成が個別に実現されていてもよい。
光源部100については、ヒートシンク12に外部の空気が効率よく吹き付けられるように、冷却構造が構成される。一方、光源部100の前方側の空間には、外部の空気が吹き付けられないように冷却構造が構成される。すなわち本実施形態では、光源部100の前方側の空間への外部の空間への進入が規制されている。
ここで図2に示すように、画像生成部200の内部の領域F1、光源部100の後方側のヒートシンク12が位置する領域F2、及び光源部100の前方側の領域F3を比較する。本実施形態では、画像生成部200の内部の領域F1、及び光源部100の後方側の領域F2が、相対的に塵埃の影響が大きい領域となる。一方、光源部100の前方側の領域F1は、相対的に塵埃の影響が小さい領域となる。
塵埃の影響が大きい領域は、典型的には、塵埃量が多い領域である。例えば吸気口452から吸入される外部の空気の流路に設けられる領域や、外部の空気の流路の近傍に設けられる領域が、塵埃の影響の大きい領域となる。
塵埃の影響が小さい領域は、典型的には、塵埃量が少ない領域である。例えば外部の空気の流路から離れた位置に設けられる領域や、密閉された空間や外部の空気の進入が規制された空間に設けられる領域が、塵埃の影響の小さい領域となる。
例えば画像表示装置500の内部の冷却構造を適宜設計することで、画像表示装置500内の任意の領域を、塵埃の影響の大きい領域、又は塵埃の影響の小さい領域にそれぞれ設定することが可能である。
以下、画像表示装置500内の互いに異なる領域について、相対的に塵埃の影響が大きい領域を第1の領域と記載する。また相対的に塵埃の影響が小さい領域を、第2の領域と記載する。当然のことながら、第2の領域は、第1の領域よりも塵埃の影響が小さい領域となる。
典型的には、画像表示装置500内の塵埃の影響が大きい領域に第1の領域を設定し、塵埃の影響が小さい領域に第2の領域を設定する。これにより第1の領域と、第1の領域よりも塵埃の影響が小さい第2の領域とを容易に設定することが可能となる。これに限定されず、塵埃の影響の大きさに差がある2つの任意の領域に対して、第1及び第2の領域をそれぞれ設定することも可能である。
例えば画像表示装置500内の任意の領域を第1の領域として設定し、その領域よりも塵埃の影響が小さい領域を第2の領域として設定してもよい。逆に、画像表示装置500内の任意の領域を第2の領域として設定し、その領域よりも塵埃の影響が大きい領域を第1の領域として設定してもよい。
本実施形態では、画像生成部200の内部の領域F1が、第1の領域として設定される。そして、光源部100の前方側の領域F3が第2の領域として設定される。図4等に示す密閉空間S1やS2内に、第2の領域を設定することも可能である。
[センサ機構]
図1及び図2の示すように、センサ機構470の第1のセンサ部471は、画像生成部200内の領域F1に配置される。すなわち第1のセンサ部471は、相対的に塵埃の影響が大きい第1の領域に配置される。
図2に示すように本実施形態では、第1のセンサ部471は、赤色光R1を反射するダイクロイックミラー250の背面側(反射面とは反対側の面)の近傍に配置される。そしてダイクロイックミラー250により反射されず、ダイクロイックミラー250を透過する赤色光R1の漏れ光の強度が検出される。すなわち本実施形態では、第1のセンサ部471により、検出対象である白色光Wに含まれる赤色光R1の強度が検出される。以下、第1のセンサ部による検出結果を第1の検出結果と記載する場合がある。
図1〜図4及び図6に示すように、第2のセンサ部472は、光源部100の前方側の領域F3に配置される。すなわち第2のセンサ部472は、相対的に塵埃の影響が小さい第2の領域に配置される。
図3、図4、及び図6に示すように、本実施形態では、第2のセンサ部472は、塵埃の影響が小さい領域F3内の、蛍光体ユニット30の筐体部31に形成された窓部37に対向する位置に配置される。そして窓部37から出射される漏れ光W'の強度が検出される。漏れ光W'は、青色レーザ光B3、緑色光G3及び赤色光R3を含む、白色光Wの漏れ光である。すなわち本実施形態では、第2のセンサ部472により、検出対象である白色光Wの漏れ光W'の強度が検出される。以下、第2のセンサ部による検出結果を第2の検出結果と記載する場合がある。
[輝度一定制御]
本実施形態では、光源制御部491により、輝度一定制御が実行される。輝度一定制御とは、光源部100から出射される白色光Wの強度が一定に維持されるように、光源部100を制御することである。
なお本開示において、「一定」とは、「実質的に一定」を含む概念とする。すなわち「一定」とは、完全に一定な状態に限定されず、実質的に一定な状態(例えば変化の割合が±10%の範囲に含まれる状態等)も含まれる。
本実施形態では、輝度一定制御として、第1のセンサ部471による第1の検出結果、及び第2のセンサ部472による第2の検出結果に基づいて、複数のレーザ光源13に供給されるLD電流値が制御される。すなわち赤色光R1の強度、及び白色光Wの漏れ光W'の強度に基づいて、輝度一定制御が実行される。
図7は、第2の検出結果に基づいた輝度一定制御の一例を示すフローチャートである。まず輝度調整時の輝度の初期値がコントローラ490のメモリ等に保存される(ステップ101)。
例えば画像表示装置500の工場出荷時等に、輝度調整が実行される。例えば目標となる輝度にて画像が表示されるように、LD電流値が制御される。目標となる輝度にて画像が表示されている場合に、第2のセンサ部472により検出される検出結果である白色光Wの漏れ光W'の強度が、輝度の初期値としてメモリ等に保存される。
またはユーザにより輝度調整が実行されてもよい。例えば輝度調整モードが選択され、ボタン操作等により画像の輝度が制御される。所望の輝度の画像が表示されている状態で、調整完了の旨の操作が入力される。その際に、第2のセンサ部472により検出される検出結果である白色光Wの漏れ光W'の強度が、輝度の初期値としてメモリ等に保存される。
本実施形態において、輝度の初期値は、第2のセンサ部472に関する第2の参照情報に相当する。また輝度調整の完了時に照射されている白色光Wは、基準となる状態の出射光に相当する。もちろん輝度調整時に第2の参照情報が生成される場合に限定されず、任意の状態の白色光Wを基準となる状態の出射光として、第2の参照情報を生成することが可能である。
あるいは、輝度調整等が実行されず、予め定められた強度の値が、第2の参照情報としてメモリ等に保存されていてもよい。
第2のセンサ部472の検出値が取得される。すなわち白色光Wの漏れ光W'の強度が、第2のセンサ部472による第2の検出結果として取得される(ステップ102)。取得された検出値と、メモリ等に保存されている初期値とが比較される(ステップ103)。
初期値と検出値との間に一定以上のズレがある場合には、LD電流値が調整される(ステップ104)。例えば初期値に比べて検出値が低い場合には、LD電流値が増加される。これにより複数のレーザ光源13から出射される青色レーザ光B2の強度が増加される。初期値に比べて検出値が高い場合には、LD電流値が減少される。これにより複数のレーザ光源13から出射される青色レーザ光B2の強度が減少される。LD電流値の制御が完了すると、ステップ102に戻る。
初期値と検出値との間に一定以上のズレがない場合には、LD電流値は調整されず、ステップ102に戻る。ステップ102、103及び104のループを、所定の間隔で繰り返すことにより、輝度一定制御が実現される。
一定以上のズレを規定するための具体的な閾値等は限定されず、任意に設定されてよい。またズレに対するLD電流値の増減量も限定されず、任意に設定されてよい。例えば1回のループで調整されるLD電流値の増減量が固定されていてもよい。あるいはズレの大きさに応じて、ループごとに増減量が適宜制御されてもよい。
このように、第2の検出結果及び第2の参照情報に基づいて、輝度一定制御を実行することが可能である。
図8は、第1及び第2の検出結果に基づいた輝度一定制御の一例を示すフローチャートである。図9は、第1及び第2の検出結果に基づいた輝度一定制御の基本概念を説明するための模式的なグラフである。
第1及び第2のセンサ部471及び472の各々について、輝度調整時の輝度の初期値がコントローラ490のメモリ等に保存される(ステップ201、202)。すなわち基準となる状態の白色光Wが出射される場合に、第1のセンサ部471により検出される検出結果である赤色光Rの強度が、第1のセンサ部471関する輝度の初期値(以下、第1の初期値と記載する)として記憶される。
また基準となる状態の白色光Wが出射される場合に、第2のセンサ部472により検出される検出結果である白色光Wの漏れ光W'の強度が、第2のセンサ部472に関する輝度の初期値(以下、第2の初期値と記載する)として記憶される。典型的には、第1の初期値、及び第2の初期値は、同じタイミングで取得される。
図9に示す例では、工場出荷時の輝度調整時に、第1及び第2の初期値がそれぞれ取得されている。もちろんこれに限定されず、任意の状態の白色光Wを、基準となる状態の出射光として、第1及び第2の初期値が取得されてよい。
第1の初期値は、第1のセンサ部471に関する第1の参照情報に相当する。もちろん、予め定められた強度の値が、第1の参照情報としてメモリ等に保存されていてもよい。
図9を参照して、第1及び第2の検出結果に基づいた輝度一定制御の基本概念を説明する。第2のセンサ部472は、塵埃の影響が小さい第2の領域に配置されている。従って第2のセンサ部472の検出値の、第2の初期値からの低下分(輝度低下分)は、主にレーザ光源13の経年劣化を原因とした光源劣化分に相当する。従って図7に示すように、第2のセンサ部472の検出値に基づいてLD電流値を制御することで、輝度一定制御を実行することが可能である。
一方、第1のセンサ部471は、塵埃の影響が大きい第1の領域に配置されている。従って第1のセンサ部471の検出値の、第1の初期値からの低下分(輝度低下分)は、レーザ光源13の経年劣化を原因とした光源劣化分と、第1のセンサ部471に付着する塵埃を原因とする塵埃影響分との両方を含む可能性がある。本実施形態では、この塵埃影響分を考慮した精度の高い輝度一定制御を実現することが可能である。
そのために本実施形態では、第1の初期値と、第2の初期値との相関が計算されメモリ等に保存される(ステップ203)。典型的には、第1及び第2の初期値の相関として、第1及び第2の初期値の差が計算され、メモリ等に記憶される。
第1のセンサ部471の検出値が取得される。すなわち赤色光Rの強度が、第1のセンサ部471による第1の検出結果として取得される(ステップ204)。また第2のセンサ部472の検出値が取得される。すなわち白色光Wの漏れ光W'の強度が、第2のセンサ部472による第2の検出結果として取得される(ステップ205)。
取得された第1及び第2の検出値の相関が計算される(ステップ206)。典型的には、ステップ203の相関計算と同様の計算が実行され、本実施形態では第1及び第2の検出値の差が計算される。
ステップ203にて保存された第1及び第2の初期値の相関と、ステップ206にて計算された第1及び第2の検出値の相関とが比較される(ステップ207)。本実施形態では、第1及び第2の初期値の差と、第1及び第2の検出値の差とが比較される。
1及び第2の初期値の差と、第1及び第2の検出値の差との間に差異がない場合は、第1及び第2のセンサ部471及び472の各々において、検出値の初期値からの低下分が略同様であることに相当する。従ってこの場合は、第1のセンサ部471においても、第2のセンサ部472と同様に、検出値の輝度低下分は、レーザ光源13の光源劣化分に相当するものと判断可能である。
従って第1のセンサ部471の検出値に基づいて、LD電流制御が実行される(ステップ208)。具体的には、図7に示すステップ102、103及び104のループが、第1のセンサ部471の検出値、及び第1の初期値に基づいて実行される。
第1及び第2の初期値の差と、第1及び第2の検出値の差との間に差異がある場合は、第1及び第2のセンサ部471及び472の各々において、検出値の初期値からの低下分に差異がある場合に相当する。この場合は、第1のセンサ部471において、検出値の輝度低下分に、塵埃影響分が含まれていると判断することが可能である。
この場合、第1のセンサ部471の検出値が補正される(ステップ209)。典型的には、第1及び第2の初期値の相関が維持されように、第1のセンサ部471の検出値が補正される。すなわち第1及び第2の検出値の差が、第1及び第2の初期値の差と略同様となるように、第1のセンサ部471の検出値が補正される。
そして補正された検出値に基づいて、LD電流制御が実行される。具体的には、図7に示すステップ102、103及び104のループが、補正された第1のセンサ部の検出値、及び第1の初期値に基づいて実行される。
このように本実施形態では、ステップ203にて保存された第1及び第2の初期値の相関と、ステップ206にて計算された第1及び第2の検出値の相関とが比較される。これにより塵埃の影響が大きい第1の領域に配置された第1のセンサ部471の検出値の輝度低下分に、塵埃影響分が含まれるか否かを判断することが可能となる。この結果、塵埃影響分を除いた光源劣化分に応じて、高い精度で輝度一定制御を実行することが可能となる。
本実施形態において、図8に例示する輝度一定制御は、第1のセンサ部471による第1の検出結果、第2のセンサ部472による第2の検出結果、記憶された第1の参照情報、及び記憶された第2の参照情報に基づいた光源部の制御に相当する。
なお第1及び第2の初期値の相関の計算方法、第1及び第2の検出結果の相関の計算方法、第1の検出結果の補正方法等は限定されず、任意のアルゴリズムや任意の関数等が用いられてよい。さらにいえば、塵埃の影響の大きい領域にて検出される第1の検出結果と、塵埃の影響が小さい領域にて検出される第2の検出結果に基づいて、第1の検出結果から塵埃影響分を取り除いて光源劣化分を抽出する方法も限定されない。
例えばDNN(Deep NeuralNetwork:深層ニューラルネットワーク)等を用いた任意の機械学習アルゴリズムが用いられてもよい。例えばディープラーニング(深層学習)を行うAI(人工知能)等を用いることで、輝度一定制御の精度を向上させることが可能となる。
また図9に示すグラフは、模式的なグラフである。例えば光源の素子劣化を原因とする輝度の低下等は、1次関数的な低下となる場合に限定されない。例えば光源の特性や温度等に応じて、様々な態様で輝度の低下が発生し得る。
以上、本実施形態に係る画像表示装置500では、第1の領域に第1のセンサ部471が配置され、第1の領域よりも塵埃の影響が小さい第2の領域に第2のセンサ部472が配置される。第1及び第2のセンサ部471及び472の各々の検出結果を利用することで、光源部100を高精度に制御することが可能となる。
塵埃の影響が大きい領域に輝度センサ等を設置した場合、同じ輝度の光を受光した場合でも、塵埃の付着等により検出値が低くなってしまうことがあり得る。実際よりも低い検出値をフィードバックすると、必要以上に輝度を出そうとしてLD電流値を過補正してしまい、LDの早期劣化やLDの破損等につながる恐れがある。この結果、装置の寿命も短くなってしまい、装置の品質が低下してしまう。
本実施形態では、第1及び第2の検出結果と、第1及び第2の初期値とを用いて、塵埃の影響が大きい領域に配置された第1のセンサ部471の検出結果を補正することが可能である。この結果、塵埃影響分を除いた光源劣化分に基づいて、高精度の光源一定制御が実現可能となる。
例えば図7に示す輝度一定制御を主に実行し、必要に応じて図8に示す輝度一定制御を実行する、といったことも可能である。あるいは図7に示す輝度一定制御により算出されたLD電流値と、図8に示す輝度一定制御により算出されたLD電流値とをともに算出し、実際に供給されるLD電流値を算出する、といったことも可能である。
本実施形態では、第1のセンサ部471により赤色光R1の強度が検出され、第2のセンサ部472により白色光Wの漏れ光W'の強度が検出された。これに限定される訳ではない。
例えば図1に示すインテグレータ光学系210が配置される領域への外部の空気の進入を規制して、塵埃の影響が小さい第2の領域を設定する。当該領域に第2のセンサ部472を配置し、偏光変換素子212から出射される白色光Wの漏れ光等の強度が検出されてもよい。
また画像生成部200内を塵埃の影響が大きい領域として、ダイクロイックミラー270の背面側に第1のセンサ部471が配置されてもよい。そして第1のセンサ部471により、青色光B1の強度が検出されてもよい。なお赤色光R1の方が、強度の変化を高精度に検出することが可能である。
塵埃の影響が大きい領域の内部にて塵埃量に差がある場合には、塵埃量が多い領域を第1の領域として、塵埃量が小さい領域を第2の領域として設定することも可能である。そして図8等に例示するような、本技術に係る輝度一定制御を実行することが可能である。この場合、第1及び第2の検出結果のいずれにも塵埃影響分が含まれる可能性がある。しかしながら塵埃量が多い第1の領域にて検出された検出結果のみに基づいて輝度一定制御を実行する場合と比べて、LD電流値の過補正等を抑制することが可能である。
また、塵埃の影響が小さい領域の内部にて塵埃量に差がある場合に、塵埃量が多い領域を第1の領域として、塵埃量が小さい領域を第2の領域として設定することも可能であり、
<その他の実施形態>
本技術は、以上説明した実施形態に限定されず、他の種々の実施形態を実現することができる。
上記では、出射光の状態として、出射光の強度(輝度)が検出された。そして第1及び第2の検出結果に基づいた光源部の制御として輝度一定制御が実行された。これに限定されず、出射光の状態として、色度や光束の形状(光束の大きさ(断面積)を含む)等の他のパラメータが検出されてもよい。そして光源部の制御として、色度の制御や光束の制御等が実行されてもよい。
塵埃の影響が大きい領域にセンサ部(第1のセンサ部)が配置される場合であっても、塵埃の影響が小さい領域に配置されるセンサ部(第2のセンサ部)の検出結果を利用することで、高い精度で光源部を制御することが可能である。当然のことながら、光源の状態として取得したいパラメータに対応するセンサ部(例えば色度センサ等)が用いられればよい。
光源部から出射される出射光の強度が、安全規格等に定められた規定値を超えたか否かを監視し、規定値を超えた場合にはLD電流値の供給を停止する処理が実行可能であってもよい。この場合、本技術を適用することで、塵埃影響分を除いた出射光の強度を検出することが可能であるので、使用時の安全性を非常に高く維持することが可能である。
第1のセンサ部による第1の検出結果、第2のセンサ部による第2の検出結果、記憶された第1の参照情報、及び記憶された第2の参照情報に基づいて、塵埃に関する塵埃情報が生成されてもよい。例えば画像表示装置内における塵埃の影響度等を、塵埃情報として生成可能である。塵埃情報に基づいて、例えば装置の使用状態に関する情報や、使用環境に関する情報等を、ユーザに報知する、といったことも可能となる。
各図面を参照して説明した画像表示装置、光源部、画像生成部、投射部等の各構成、光源部の制御フロー等はあくまで一実施形態であり、本技術の趣旨を逸脱しない範囲で、任意に変形可能である。すなわち本技術を実施するための他の任意の構成やアルゴリズム等が採用されてよい。
また、以上説明した本技術に係る特徴部分のうち、少なくとも2つの特徴部分を任意に組み合わせることも可能である。すなわち各実施形態で説明した種々の特徴部分は、各実施形態の区別なく、任意に組み合わされてもよい。また上記で記載した種々の効果は、あくまで例示であって限定されるものではなく、また他の効果が発揮されてもよい。
なお、本技術は以下のような構成も採ることができる。
(1)出射光を出射する光源部と、
第1の領域に配置され、前記出射光の状態を検出可能な第1のセンサ部と、
前記第1の領域よりも塵埃の影響が小さい第2の領域に配置され、前記出射光の状態を検出可能な第2のセンサ部と、
前記第1のセンサ部による第1の検出結果、及び前記第2のセンサ部による第2の検出結果に基づいて、前記光源部を制御可能な光源制御部と
を具備する画像表示装置。
(2)(1)に記載の画像表示装置であって、
前記第2の領域は、前記第1の領域よりも塵埃量が少ない領域である
画像表示装置。
(3)(1)又は(2)に記載の画像表示装置であって、さらに、
外部の空気を吸入する吸気口を有する筐体部を具備し、
前記第1の領域は、前記吸気口から吸入される前記外部の空気の流路、又は前記外部の空気の流路の近傍に設けられ、
前記第2の領域は、前記外部の空気の流路から離れた位置に設けられる
画像表示装置。
(4)(1)から(3)のうちいずれか1つに記載の画像表示装置であって、
前記第2の領域は、密閉された空間、又は前記外部の空気の進入が規制された空間に設けられる
画像表示装置。
(5)(1)から(4)のうちいずれか1つに記載の画像表示装置であって、
前記光源制御部は、前記光源部から出射される前記出射光の強度が一定に維持されるように、前記光源部を制御する
画像表示装置。
(6)(1)から(5)のうちいずれか1つに記載の画像表示装置であって、
前記光源部は、電流が供給されることにより駆動する1以上の光源を有し、
前記光源制御部は、前記第1の検出結果、及び前記第2の検出結果に基づいて、前記1以上の光源に供給される電流を制御する
画像表示装置。
(7)(1)から(6)のうちいずれか1つに記載の画像表示装置であって、さらに、
前記第1のセンサ部に関する第1の参照情報、及び前記第2のセンサ部に関する第2の参照情報を記憶する記憶部を具備し、
前記光源制御部は、前記第1の検出結果、前記第2の検出結果、前記記憶された第1の参照情報、及び前記記憶された第2の参照情報に基づいて、前記光源部を制御する
画像表示装置。
(8)(7)に記載の画像表示装置であって、
前記光源制御部は、前記第1の参照情報と前記第2の参照情報との相関、及び前記第1の検出結果と前記第2の検出結果との相関に基づいて、前記光源部を制御する
画像表示装置。
(9)(7)又は(8)に記載の画像表示装置であって、
前記第1の参照情報は、基準となる状態の前記出射光が出射される場合に前記第1のセンサ部により検出される検出結果であり、
前記第2の参照情報は、前記基準となる状態の前記出射光が出射される場合に前記第2のセンサ部により検出される検出結果である
画像表示装置。
(10)(7)から(9)のうちいずれか1つに記載の画像表示装置であって、
前記光源制御部は、前記第1の検出結果、前記第2の検出結果、前記記憶された第1の参照情報、及び前記記憶された第2の参照情報に基づいて、前記第1の検出結果を補正する
画像表示装置。
(11)(10)に記載の画像表示装置であって、
前記光源部は、電流が供給されることにより駆動する1以上の光源を有し、
前記光源制御部は、前記補正された前記第1の検出結果に基づいて、前記1以上の光源に供給される電流を制御する
画像表示装置。
(12)(1)から(11)のうちいずれか1つに記載の画像表示装置であって、
前記光源部は、電流が供給されることにより駆動する1以上の光源を有し、
前記光源制御部は、前記第2の検出結果に基づいて、前記1以上の光源に供給される電流を制御する
画像表示装置。
(13)(1)から(12)のうちいずれか1つに記載の画像表示装置であって、
前記光源部は、1以上の光源と、前記1以上の光源から出射される光により励起され可視光を発する発光体とを有し、前記1以上の光源からの光と前記発光体からの可視光とを含む光を、前記出射光として出射する
画像表示装置。
(14)(13)に記載の画像表示装置であって、
前記光源部は、窓部を有し内部に密閉された空間を形成する密閉部を有し、
前記発光体は、前記密閉された空間に配置され、
前記第2のセンサ部は、前記密閉部の前記窓部に対向して配置される
画像表示装置。
(15)(1)から(14)のうちいずれか1つに記載の画像表示装置であって、さらに、
前記光源部から出射された前記出射光に基づいて画像を生成する画像生成部と、
前記画像生成部により生成された画像を投射する投射部と
を具備する画像表示装置。
B2…青色レーザ光
F1…画像生成部の内部の領域
F3…光源部の前方側の領域
R1…赤色光
W…白色光
W'…白色光の漏れ光
13…レーザ光源
31…筐体部
37…窓部
38…蛍光体ホイール
42…蛍光体層
100…光源部
200…画像生成部
400…投射部
450…筐体部
452…吸気口
453…排気口
470…センサ機構
471…第1のセンサ部
472…第2のセンサ部
490…コントローラ
491…光源制御部
500…画像表示装置

Claims (15)

  1. 出射光を出射する光源部と、
    第1の領域に配置され、前記出射光の状態を検出可能な第1のセンサ部と、
    前記第1の領域よりも塵埃の影響が小さい第2の領域に配置され、前記出射光の状態を検出可能な第2のセンサ部と、
    前記第1のセンサ部による第1の検出結果、及び前記第2のセンサ部による第2の検出結果に基づいて、前記光源部を制御可能な光源制御部と
    を具備する画像表示装置。
  2. 請求項1に記載の画像表示装置であって、
    前記第2の領域は、前記第1の領域よりも塵埃量が少ない領域である
    画像表示装置。
  3. 請求項1に記載の画像表示装置であって、さらに、
    外部の空気を吸入する吸気口を有する筐体部を具備し、
    前記第1の領域は、前記吸気口から吸入される前記外部の空気の流路、又は前記外部の空気の流路の近傍に設けられ、
    前記第2の領域は、前記外部の空気の流路から離れた位置に設けられる
    画像表示装置。
  4. 請求項1に記載の画像表示装置であって、
    前記第2の領域は、密閉された空間、又は前記外部の空気の進入が規制された空間に設けられる
    画像表示装置。
  5. 請求項1に記載の画像表示装置であって、
    前記光源制御部は、前記光源部から出射される前記出射光の強度が一定に維持されるように、前記光源部を制御する
    画像表示装置。
  6. 請求項1に記載の画像表示装置であって、
    前記光源部は、電流が供給されることにより駆動する1以上の光源を有し、
    前記光源制御部は、前記第1の検出結果、及び前記第2の検出結果に基づいて、前記1以上の光源に供給される電流を制御する
    画像表示装置。
  7. 請求項1に記載の画像表示装置であって、さらに、
    前記第1のセンサ部に関する第1の参照情報、及び前記第2のセンサ部に関する第2の参照情報を記憶する記憶部を具備し、
    前記光源制御部は、前記第1の検出結果、前記第2の検出結果、前記記憶された第1の参照情報、及び前記記憶された第2の参照情報に基づいて、前記光源部を制御する
    画像表示装置。
  8. 請求項7に記載の画像表示装置であって、
    前記光源制御部は、前記第1の参照情報と前記第2の参照情報との相関、及び前記第1の検出結果と前記第2の検出結果との相関に基づいて、前記光源部を制御する
    画像表示装置。
  9. 請求項7に記載の画像表示装置であって、
    前記第1の参照情報は、基準となる状態の前記出射光が出射される場合に前記第1のセンサ部により検出される検出結果であり、
    前記第2の参照情報は、前記基準となる状態の前記出射光が出射される場合に前記第2のセンサ部により検出される検出結果である
    画像表示装置。
  10. 請求項7に記載の画像表示装置であって、
    前記光源制御部は、前記第1の検出結果、前記第2の検出結果、前記記憶された第1の参照情報、及び前記記憶された第2の参照情報に基づいて、前記第1の検出結果を補正する
    画像表示装置。
  11. 請求項10に記載の画像表示装置であって、
    前記光源部は、電流が供給されることにより駆動する1以上の光源を有し、
    前記光源制御部は、前記補正された前記第1の検出結果に基づいて、前記1以上の光源に供給される電流を制御する
    画像表示装置。
  12. 請求項1に記載の画像表示装置であって、
    前記光源部は、電流が供給されることにより駆動する1以上の光源を有し、
    前記光源制御部は、前記第2の検出結果に基づいて、前記1以上の光源に供給される電流を制御する
    画像表示装置。
  13. 請求項1に記載の画像表示装置であって、
    前記光源部は、1以上の光源と、前記1以上の光源から出射される光により励起され可視光を発する発光体とを有し、前記1以上の光源からの光と前記発光体からの可視光とを含む光を、前記出射光として出射する
    画像表示装置。
  14. 請求項13に記載の画像表示装置であって、
    前記光源部は、窓部を有し内部に密閉された空間を形成する密閉部を有し、
    前記発光体は、前記密閉された空間に配置され、
    前記第2のセンサ部は、前記密閉部の前記窓部に対向して配置される
    画像表示装置。
  15. 請求項1に記載の画像表示装置であって、さらに、
    前記光源部から出射された前記出射光に基づいて画像を生成する画像生成部と、
    前記画像生成部により生成された画像を投射する投射部と
    を具備する画像表示装置。
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